JP7069734B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、ヒートシンクを備える電力変換装置に関する。

従来、ヒートシンクを備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、スイッチング素子を含み、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路部と、電力変換回路を収納する筐体と、筐体内で発生した熱を筐体外に放熱するヒートシンクとを備える電力変換装置が開示されている。この特許文献１の電力変換装置では、ヒートシンクは、スイッチング素子に接して配置されてスイッチング素子の熱を放熱するとともに、筐体内側に向けて設けられた内側放熱フィンにより筐体内の空気を冷却するように構成されている。また、特許文献１の電力変換装置では、ヒートシンクは、スイッチング素子に対応する部分と、内側放熱フィンとが設けられた部分とが近接して一体的に設けられている。

特開２０１６－１４６４３８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された電力変換装置では、ヒートシンクは、スイッチング素子に対応する部分と、内側放熱フィンとが設けられた部分とが近接して一体的に設けられているため、発熱量の大きいスイッチング素子から発生した熱が、内側放熱フィンに熱伝導しやすい。このため、内側放熱フィンの温度が上昇しやすいという不都合がある。これにより、内側放熱フィンと筐体内部の空気との温度差が小さくなるため、筐体内部の空気の熱が、内側放熱フィンに伝わるのが抑制される。その結果、筐体内部の空気温度の上昇を抑制することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、筐体内部の空気温度の上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、半導体スイッチング素子を含み、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、電力変換回路を収納する筐体と、筐体内で発生した熱を筐体外に放熱させるヒートシンクとを備え、ヒートシンクは、半導体スイッチング素子を含む発熱部分の熱を放熱する第１部分と、筐体内の空気を冷却する第２部分とを含み、第１部分と第２部分との間には、熱抵抗部が設けられており、ヒートシンクの第２部分は、ベース部と、筐体外側に延びるようにベース部と一体的に設けられた外側フィン部と、ベース部の筐体内側の面に直接触するとともに、筐体内側に向かって延びるように設けられた内側フィン部とを含む。

この発明一の局面による電力変換装置では、上記のように構成することにより、熱抵抗部により、半導体スイッチング素子の熱を放熱する第１部分から、筐体内の空気を冷却する第２部分に、熱が伝わるのを抑制することができる。これにより、第２部分の温度が上昇するのを抑制することができるので、第２部分の筐体内側と、筐体内部の空気との温度差を大きくすることができる。その結果、筐体内部の空気の熱を効率よく第２部分に伝えることができるので、筐体内部の空気温度の上昇を抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第１部分は、第１ベース板と、第１ベース板から筐体外側に設けられた第１外側フィンと、を含み、第２部分は、上記ベース部としての第２ベース板と、第２ベース板から筐体外側に設けられた上記外側フィン部としての第２外側フィンと、第２ベース板から筐体内側に設けられた上記内側フィン部としての内側フィンとを含む。このように構成すれば、半導体スイッチング素子を含む発熱部分を第１部分の第１ベース板に当接させることができるので、第１ベース板および第１外側フィンとを介して、半導体スイッチング素子の熱を容易に外部に放熱することができる。また、内側フィンにより筐体内部の空気の熱を効率よく第２部分に伝えることができるので、第２外側フィンを介して、筐体内部の熱を効率よく外部に放出することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、熱抵抗部は、ヒートシンクよりも熱伝導率が小さい部材、ヒートシンクよりも断面積が小さい部分、および、屈曲部のうち少なくとも１つを含む。このように構成すれば、ヒートシンクよりも熱伝導が小さい部材を熱抵抗部に用いることにより、第１部分および第２部分を熱的に容易に分離することができるので、第１部分から第２部分への熱の伝わりを容易に抑制することができる。ヒートシンクよりも断面積が小さい部分または屈曲部を熱抵抗部に用いることにより、第１部分および第２部分を熱的に分離しつつ、第１部分および第２部分を一体的に形成することができるので、部品点数が増加するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、熱抵抗部は、ヒートシンクよりも熱伝導率が小さいシール部材を含み、ヒートシンクは、シール部材を介して筐体に取り付けられている。このように構成すれば、ヒートシンクをシール部材を介して筐体に取り付けることができるので、筐体内を密閉することができる。これにより、半導体スイッチング素子を含む部品が配置される筐体内の空間を密閉することができるので、防塵機能や防水機能を持たせることができる。また、熱抵抗を有する（熱伝導率が小さい）シール部材を介してヒートシンクを筐体に取り付けることができるので、ヒートシンクの熱が筐体に伝わるのを抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、ヒートシンクは、第１部分と第２部分とが別体により形成されており、別体の第１部分および第２部分の間には、熱抵抗部が配置されている。このように構成すれば、第１部分および第２部分を熱的に確実に分離することができるので、第１部分から第２部分への熱の伝わりをより効果的に抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、ヒートシンクは、第１部分と第２部分とが一体的に形成されており、熱抵抗部は、第１部分と第２部分との間に設けられた溝部を含む。このように構成すれば、第１部分と第２部分とを別体で設ける場合に比べて、部品点数を減少させることができるとともに、筐体内を容易に密閉することができる。また、溝部により、第１部分から第２部分への熱の伝わりを抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、筐体内部の空気温度の上昇を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による電力変換装置の回路図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の平面断面図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の正面図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の平面断面図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の正面図である。 本発明の第３実施形態による電力変換装置の平面断面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１～図４を参照して、第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。

［第１実施形態］
（電力変換装置の回路構成）
図１を参照して、電力変換装置１００の回路構成について説明する。電力変換装置１００は、入力された直流または交流の電力を設定された交流の電力に変換して出力するように構成されている。図１に示すように、電力変換装置１００は、半導体スイッチング素子を含み直流電力を交流電力に変換する電力変換回路１０１と、半導体スイッチング素子を駆動するための制御回路４２とを備えている。電力変換装置１００は、直流電源（図示せず）から入力端子ＰおよびＮを介して入力される直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流電力に変換するように構成されている。また、電力変換装置１００は、変換したＵ相、Ｖ相およびＷ相の交流電力を、出力端子Ｕ、ＶおよびＷを介して外部に出力するように構成されている。なお、出力端子Ｕ、ＶおよびＷは、モータ（図示せず）などに接続されている。

電力変換装置１００は、コンデンサＣと、半導体スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆと、ダイオードＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆとを備えている。コンデンサＣは、入力端子ＰおよびＮの間に接続されている。また、コンデンサＣは、リップル電流などの平滑用に設けられている。

（電力変換装置の構造）
次に、図２～図４を参照して、電力変換装置１００の構造的な構成について説明する。図２～図４に示すように、電力変換装置１００は、筐体１０と、シール部材２１、２２および２３と、締結部材３１、３２および３３と、基板４０と、ヒートシンク５０とを備えている。筐体１０は、筐体本体１１と、前面カバー１２とを含んでいる。筐体本体１１には、開口部１１１および１１２が設けられている。基板４０には、半導体スイッチング素子４１と、制御回路４２とが設けられている。ヒートシンク５０は、第１部分５１と、第２部分５２とを含んでいる。第１部分５１は、第１ベース板５１１と、第１外側フィン５１２とを有している。第２部分５２は、第２ベース板５２１と、第２外側フィン５２２と、内側フィン５２３とを含んでいる。なお、図２～図４において、電力変換装置１００の半導体スイッチング素子４１および半導体スイッチング素子４１を駆動する制御回路４２以外の電子部品については、説明の簡略化のため省略している。

筐体１０は、半導体スイッチング素子４１および制御回路４２が設けられた基板４０を覆うように配置されている。つまり、筐体１０は、電力変換回路１０１（図１参照）と制御回路４２を収納するように構成されている。また、筐体１０には、ヒートシンク５０が取り付けられている。また、筐体１０内は密閉されている。具体的には、筐体１０およびヒートシンク５０により、内部の空間が密閉されている。つまり、半導体スイッチング素子４１は、筐体１０内の密閉空間に配置されている。

筐体１０（筐体本体１１および前面カバー１２）は、金属製の板部材により形成されている。筐体１０は、たとえば、耐食アルミニウムや鉄材などにより形成されている。これにより、筐体１０の密閉性を容易に確保することが可能である。また、筐体１０は、密閉性を確保することが可能であればプラスチック等の樹脂材料により形成されていてもよい。

前面カバー１２は、筐体本体１１に対して、シール部材２１を介して取り付けられている。また、前面カバー１２は、複数の締結部材３１により筐体本体１１に対して締結されている。ヒートシンク５０の第１部分５１は、筐体本体１１に対して、シール部材２２を介して取り付けられている。また、第１部分５１は、筐体本体１１の開口部１１１を塞ぐように筐体本体１１に取り付けられている。また、第１部分５１は、複数の締結部材３２により筐体本体１１に対して締結されている。ヒートシンク５０の第２部分５２は、筐体本体１１に対して、シール部材２３を介して取り付けられている。また、第２部分５２は、筐体本体１１の開口部１１２を塞ぐように筐体本体１１に取り付けられている。また、第２部分５２は、複数の締結部材３３により筐体本体１１に対して締結されている。

シール部材２１～２３は、筐体１０内の密閉性を保つために設けられている。シール部材２１～２３は、たとえば、ゴムなどの弾性材料により形成されている。シール部材２１～２３は、たとえば、ニトリル系のゴム材料により形成されている。シール部材２１～２３は、筐体１０の開口に沿って環状に形成されている。

ここで、第１実施形態では、シール部材２２および２３は、熱抵抗部として機能する。つまり、ヒートシンク５０の第１部分５１と第２部分５２との間には、熱抵抗を有するシール部材２２および２３が設けられている。

つまり、ヒートシンク５０は、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分の取り付けられた領域と、内側フィン５２３が取り付けられた領域とが熱的に分離されている。

シール部材２３は、ヒートシンク５０の材料よりも熱伝導率が小さい材料により形成されている。また、シール部材２３は、筐体１０の材料よりも熱伝導率が小さい材料により形成されている。たとえば、シール部材２３は、１Ｗ／（ｍＫ）以下の熱伝導率を有している。また、シール部材２３は、ヒートシンク５０に対して、数千分の１～数百分の１程度の熱伝導率を有している。

基板４０には、電力変換装置１００を構成する部品が実装されている。基板４０のＹ２面側（ヒートシンク５０側）には、半導体スイッチング素子４１が実装されている。また、基板４０のＹ１面側（ヒートシンク５０と反対側）には、制御回路４２が設けられている。つまり、半導体スイッチング素子４１と制御回路４２とは、基板４０に対して互いに異なる面に設けられている。また、半導体スイッチング素子４１は、ヒートシンク５０の第１部分５１に直接締結されている。つまり、図３に示すように、半導体スイッチング素子４１は、第１部分５１の第１ベース板５１１の内側（Ｙ１方向側）に接している。また、基板４０は、スペーサ等を介して筐体１０またはヒートシンク５０の第１部分５１に固定されている。

半導体スイッチング素子４１は、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））などにより構成されている。

ヒートシンク５０は、筐体１０内で発生した熱を筐体１０外に放熱させるように構成されている。また、ヒートシンク５０は、筐体１０の外部に露出するように配置されている。また、ヒートシンク５０は、電力変換装置１００の背面（Ｙ２方向側の面）に設けられている。ヒートシンク５０は、熱伝導率が高い材料により形成されている。ヒートシンク５０は、たとえば、アルミニウム材や、銅などにより形成されている。

ヒートシンク５０の第１部分５１は、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分の熱を放熱するように構成されている。発熱部分は、半導体スイッチング素子４１のほか、たとえば、コンデンサやトランスなどを含んでいる。ヒートシンク５０の第２部分５２は、筐体１０内の空気を冷却するように構成されている。

また、ヒートシンク５０の第１部分５１と、第２部分５２とは、別体により形成されている。また、別体の第１部分５１および第２部分５２の間には、熱抵抗部としてのシール部材２２および２３が配置されている。

第１部分５１の第１ベース板５１１は、ＸＺ平面と略平行に設けられている。第１部分５１の第１外側フィン５１２は、第１ベース板５１１から筐体１０外側に設けられている。また、第１外側フィン５１２は、複数設けられている。また、第１外側フィン５１２は、第１ベース板５１１と略直交する面に沿って設けられている。また、複数の第１外側フィン５１２は、略平行に配列されている。また、第１外側フィン５１２は、ＹＺ平面と略平行に設けられている。つまり、第１外側フィン５１２は、上下方向（Ｚ方向）に延びるように配置されている。

ヒートシンク５０の第１部分５１は、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分から発生した熱を第１ベース板５１１から第１外側フィン５１２へ熱伝導させる。そして、第１部分５１は、第１外側フィン５１２から筐体１０外部の空気に熱を伝えて、筐体１０内部で発生した熱を筐体１０外へ放出する。

第２部分５２の第２ベース板５２１は、ＸＺ平面と略平行に設けられている。第２部分５２の第２外側フィン５２２は、第２ベース板５２１から筐体１０外側に設けられている。また、第２外側フィン５２２は、複数設けられている。また、第２外側フィン５２２は、第２ベース板５２１と略直交する面に沿って設けられている。また、複数の第２外側フィン５２２は、略平行に配列されている。また、第２外側フィン５２２は、ＹＺ平面と略平行に設けられている。つまり、第２外側フィン５２２は、上下方向（Ｚ方向）に延びるように配置されている。

図３および図４に示すように、第２部分５２の内側フィン５２３は、第２ベース板５２１から筐体１０内側に設けられている。また、内側フィン５２３は、複数設けられている。また、内側フィン５２３は、第２ベース板５２１と略直交する面に沿って設けられている。また、複数の内側フィン５２３は、略平行に配列されている。また、内側フィン５２３は、ＹＺ平面と略平行に設けられている。つまり、内側フィン５２３は、上下方向（Ｚ方向）に延びるように配置されている。なお、図４は、前面カバー１２およびシール部材２１を外した状態の電力変換装置１００を前方（Ｙ１方向）から見た図である。

内側フィン５２３は、筐体１０内の空気に接することにより、筐体１０内の空気から熱を奪うように構成されている。複数の内側フィン５２３を含む部材は、複数の第２外側フィン５２２を含む部材とは別体に形成されている。複数の内側フィン５２３を含む部材は、複数の第２外側フィン５２２を含む部材に締結や溶接などの方法により固定されている。

ヒートシンク５０の第２部分５２は、筐体１０内部の空気の熱を内側フィン５２３から第２ベース板５２１へ熱伝導させる。第２部分５２は、第２ベース板５２１から第２外側フィン５２２へ熱を伝導させる。そして、第２部分５２は、第２外側フィン５２２から筐体１０外部の空気に熱を伝えて、筐体１０内部で発生した熱を筐体１０外へ放出する。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分の熱を放熱する第１部分５１と、筐体１０内の空気を冷却する第２部分５２との間に、熱抵抗を有するシール部材２２および２３を設ける。これにより、熱抵抗を有するシール部材２２および２３により、半導体スイッチング素子４１の熱を放熱する第１部分５１から、筐体１０内の空気を冷却する第２部分５２に、熱が伝わるのを抑制することができる。これにより、第２部分５２の温度が上昇するのを抑制することができるので、第２部分５２の筐体１０内側と、筐体１０内部の空気との温度差を大きくすることができる。その結果、筐体１０内部の空気の熱を効率よく第２部分５２に伝えることができるので、筐体１０内部の空気温度の上昇を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１部分５１に、第１ベース板５１１と、第１ベース板５１１から筐体１０外側に配置された第１外側フィン５１２と、を設ける。これにより、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分を第１部分５１の第１ベース板５１１に当接させることができるので、第１ベース板５１１および第１外側フィン５１２とを介して、半導体スイッチング素子４１の熱を容易に外部に放熱することができる。また、第２部分５２に、第２ベース板５２１と、第２ベース板５２１から筐体１０外側に配置された第２外側フィン５２２と、第２ベース板５２１から筐体１０内側に配置された内側フィン５２３とを設ける。これにより、内側フィン５２３により筐体１０内部の空気の熱を効率よく第２部分５２に伝えることができるので、第２外側フィン５２２を介して、筐体１０内部の熱を効率よく外部に放出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、熱抵抗部として、ヒートシンク５０よりも熱伝導率が小さい部材を設ける。これにより、第１部分５１および第２部分５２を熱的に容易に分離することができるので、第１部分５１から第２部分５２への熱の伝わりを容易に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ヒートシンク５０を、シール部材２２および２３を介して筐体１０に取り付けている。これにより、ヒートシンク５０をシール部材２２および２３を介して筐体１０に取り付けることができるので、筐体１０内を密閉することができる。これにより、半導体スイッチング素子４１を含む部品が配置される筐体１０内の空間を密閉することができるので、防塵機能や防水機能を持たせることができる。また、熱抵抗を有する（熱伝導率が小さい）シール部材２２および２３を介してヒートシンク５０を筐体１０に取り付けることができるので、ヒートシンク５０の熱が筐体１０に伝わるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ヒートシンク５０の第１部分５１と第２部分５２とを別体により形成し、別体の第１部分５１および第２部分５２の間に、熱抵抗を有するシール部材２２および２３を配置する。これにより、第１部分５１および第２部分５２を熱的に確実に分離することができるので、第１部分５１から第２部分５２への熱の伝わりをより効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、筐体１０内を密閉し、半導体スイッチング素子４１を、筐体１０内の密閉空間に配置する。これにより、電力変換装置１００に防塵機能や防水機能を持たせることができる。

［第２実施形態］
次に、図５および図６を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。この第２実施形態における電力変換装置２００は、ヒートシンク５０の第１部分５１と第２部分５２とが別体で形成されている構成の第１実施形態と異なり、ヒートシンク６０の第１部分６１と第２部分６２とが一体的に形成されている。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付して、説明を省略する。

（電力変換装置の構造）
電力変換装置２００の構造的な構成について説明する。図５および図６に示すように、電力変換装置２００は、筐体１０と、シール部材２１および２４と、締結部材３１（図２参照）および３４と、基板４０と、ヒートシンク６０とを備えている。筐体１０は、筐体本体１３と、前面カバー１２とを含んでいる。筐体本体１３には、開口部１３１が設けられている。基板４０には、半導体スイッチング素子４１と、制御回路４２とが設けられている。ヒートシンク６０は、第１部分６１と、第２部分６２とを含んでいる。第１部分６１は、第１ベース板６１１と、第１外側フィン６１２とを有している。第２部分６２は、第２ベース板６２１と、第２外側フィン６２２と、内側フィン６２３とを含んでいる。なお、図５および図６において、電力変換装置２００の半導体スイッチング素子４１および半導体スイッチング素子４１を駆動する制御回路４２以外の電子部品については、説明の簡略化のため省略している。

ここで、第２実施形態では、ヒートシンク６０の第１部分６１と第２部分６２とは、一体的に形成されている。また、第１部分６１と第２部分６２との間には、熱抵抗部として、屈曲部６３が設けられている。屈曲部６３は、Ｚ方向に延びるように形成された溝部６３１を含んでいる。また、屈曲部６３は、第１部分６１の第１ベース板６１１と第２部分６２の第２ベース板６２１との間に設けられ、第１ベース板６１１および第２ベース板６２１を接続するように構成されている。屈曲部６３は、外側（Ｙ２方向側）に向かって突出するように屈曲している。屈曲部６３は、第１ベース板６１１および第２ベース板６２１の間の固体部分（熱伝導部分）の距離を大きくすることにより、第１部分６１から第２部分６２への熱伝導を抑制するように構成されている。

なお、溝部６３１は、第１ベース板６１１および第２ベース板６２１よりも深く形成してもよいし、第１ベース板６１１および第２ベース板６２１よりも浅くして、溝の幅（Ｘ方向の長さ）を大きくしてもよい。これにより、熱伝導の距離を大きくすることが可能である。また、屈曲部６３は、複数回屈曲してもよい。

ヒートシンク６０は、筐体本体１３に対して、シール部材２４を介して取り付けられている。また、ヒートシンク６０は、筐体本体１３の開口部１３１を塞ぐように筐体本体１３に取り付けられている。また、ヒートシンク６０は、複数の締結部材３４により筐体本体１３に対して締結されている。なお、第１部分６１の第１ベース板６１１および第１外側フィン６１２は、それぞれ、第１実施形態の第１ベース板５１１および第１外側フィン５１２に対応し、同様の構成を有している。また、第２部分６２の第２ベース板６２１、第２外側フィン６２２および内側フィン６２３は、それぞれ、第１実施形態の第２ベース板５２１、第２外側フィン５２２および内側フィン５２３に対応し、同様の構成を有している。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分の熱を放熱する第１部分６１と、筐体１０内の空気を冷却する第２部分６２との間に、熱抵抗部としての屈曲部６３を設ける。これにより、熱抵抗部としての屈曲部６３により、半導体スイッチング素子４１の熱を放熱する第１部分６１から、筐体１０内の空気を冷却する第２部分６２に、熱が伝わるのを抑制することができる。これにより、上記第１実施形態と同様に、筐体１０内部の空気温度の上昇を抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、熱抵抗部として、屈曲部６３を設ける。これにより、第１部分６１および第２部分６２を熱的に分離しつつ、第１部分６１および第２部分６２を一体的に形成することができるので、部品点数が増加するのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ヒートシンク６０の第１部分６１と第２部分６２とを一体的に形成し、熱抵抗部として、第１部分６１と第２部分６２との間に溝部６３１を設ける。これにより、第１部分６１と第２部分６２とを別体で設ける場合に比べて、部品点数を減少させることができるとともに、筐体１０内を容易に密閉することができる。また、溝部６３１により、第１部分６１から第２部分６２への熱の伝わりを抑制することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
次に、図７を参照して、第３実施形態による電力変換装置３００の構成について説明する。この第３実施形態における電力変換装置３００は、ヒートシンク５０の第１部分５１と第２部分５２とが別体で形成されている構成の第１実施形態と異なり、ヒートシンク７０の第１部分７１と第２部分７２とが一体的に形成されている。また、第３実施形態における電力変換装置３００は、ヒートシンク６０の第１部分６１と第２部分６２との間に屈曲部６３が設けられている構成の第２実施形態と異なり、ヒートシンク７０の第１部分７１と第２部分７２との間にヒートシンク７０よりも断面積が小さい部分が形成されている。なお、図中において上記第１実施形態または第２実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付して、説明を省略する。

（電力変換装置の構造）
電力変換装置３００の構造的な構成について説明する。図７に示すように、電力変換装置３００は、筐体１０と、シール部材２１および２４と、締結部材３１（図２参照）および３４と、基板４０と、ヒートシンク７０とを備えている。筐体１０は、筐体本体１３と、前面カバー１２とを含んでいる。筐体本体１３には、開口部１３１が設けられている。基板４０には、半導体スイッチング素子４１と、制御回路４２とが設けられている。ヒートシンク７０は、第１部分７１と、第２部分７２とを含んでいる。第１部分７１は、第１ベース板７１１と、第１外側フィン７１２とを有している。第２部分７２は、第２ベース板７２１と、第２外側フィン７２２と、内側フィン７２３とを含んでいる。なお、図７において、電力変換装置３００の半導体スイッチング素子４１および半導体スイッチング素子４１を駆動する制御回路４２以外の電子部品については、説明の簡略化のため省略している。

ここで、第３実施形態では、ヒートシンク７０の第１部分７１と第２部分７２とは、一体的に形成されている。また、第１部分７１と第２部分７２との間には、熱抵抗部７３が設けられている。熱抵抗部７３は、ヒートシンク７０の第１ベース板７１１および第２ベース板７２１よりも断面積（ＹＺ平面と平行に切った断面積）が小さい薄肉部７３１を含んでいる。また、熱抵抗部７３は、Ｚ方向に延びるように形成された溝部７３２を含んでいる。また、熱抵抗部７３は、第１部分７１の第１ベース板７１１と第２部分７２の第２ベース板７２１との間に設けられ、第１ベース板７１１および第２ベース板７２１を接続するように構成されている。つまり、熱抵抗部７３は、第１部分７１および第２部分７２の接続部分の断面積よりも小さい断面積を有している。溝部７３２は、内側（Ｙ１方向側）に向かって凹むように形成されている。溝部７３２を外側に配置することにより、筐体１０内の密閉性の確保を容易にすることが可能である。薄肉部７３１は、断面積を小さくすることにより、熱抵抗が増加して、第１部分７１から第２部分７２への熱伝導を抑制するように構成されている。

なお、第１部分７１の第１ベース板７１１および第１外側フィン７１２は、それぞれ、第１実施形態の第１ベース板５１１および第１外側フィン５１２に対応し、同様の構成を有している。また、第２部分７２の第２ベース板７２１、第２外側フィン７２２および内側フィン７２３は、それぞれ、第１実施形態の第２ベース板５２１、第２外側フィン５２２および内側フィン５２３に対応し、同様の構成を有している。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、半導体スイッチング素子４１を含む発熱部分の熱を放熱する第１部分７１と、筐体１０内の空気を冷却する第２部分７２との間に、熱抵抗部７３を設ける。これにより、熱抵抗部７３により、半導体スイッチング素子４１の熱を放熱する第１部分７１から、筐体１０内の空気を冷却する第２部分７２に、熱が伝わるのを抑制することができる。これにより、上記第１実施形態と同様に、筐体１０内部の空気温度の上昇を抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、熱抵抗部は、ヒートシンク７０よりも断面積が小さい部分を含む。これにより、第１部分７１および第２部分７２を熱的に分離しつつ、第１部分７１および第２部分７２を一体的に形成することができるので、部品点数が増加するのを抑制することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１～第３実施形態では、電力変換装置の背面（後側の面）にヒートシンクを設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電力変換装置のいずれの面にヒートシンクを設けてもよい。たとえば、電力変換装置の側面や前面にヒートシンクを設けてもよい。また、電力変換装置の設置姿勢については、設置するものが任意に決定して配置するようにしてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、電力変換装置に、制御回路を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御回路を電力変換装置に対して外付けで設けてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、筐体に前面カバーを設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、筐体に前面カバーを設けずに、筐体本体により前面を覆ってもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、電力変換装置が、電力を３相の交流に変換する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、電力変換装置が、電力を単相の交流に変換する構成であってもよい。また、電力変換装置の回路構成は、実施形態の回路構成に限られない。

また、上記第１～第３実施形態では、第２部分の内側フィンと第２外側フィンとが別部材により形成されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２部分の内側フィンと第２外側フィンとを一体部材により形成してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、ヒートシンクにフィンが設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヒートシンクにフィンが設けられていなくてもよい。また、フィンを設ける場合、第１外側フィン、第２外側フィンおよび内側フィンのうち、少なくとも１つを設ける構成でもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、半導体スイッチング素子と制御回路とが、基板に対して互いに反対側の面に実装されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体スイッチング素子と制御回路とが、基板に対して互いに同じ側の面に実装されていてもよい。

また、上記第１実施形態では、熱抵抗部としてヒートシンクよりも熱伝導率が小さい部材を設ける例を示し、上記第２実施形態では、熱抵抗部として屈曲部を設ける例を示し、上記第３実施形態では、熱抵抗部としてヒートシンクよりも断面積が小さい部分を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、熱抵抗部は、ヒートシンクよりも熱伝導率が小さい部材、ヒートシンクよりも断面積が小さい部分、および、屈曲部のうち少なくとも１つを含んでいればよい。

また、上記第２実施形態では、熱抵抗部としての屈曲部を外側に屈曲させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、熱抵抗部としての屈曲部を内側に屈曲させてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、内側フィンを、半導体スイッチング素子に対して水平方向の位置に配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内側フィンを半導体スイッチング素子に対して上下方向の位置に配置してもよい。

１０ 筐体
２２、２３、２４ シール部材（熱抵抗部）
４１ 半導体スイッチング素子
５０、６０、７０ ヒートシンク
５１、６１、７１ 第１部分
５２、６２、７２ 第２部分
６３ 屈曲部（熱抵抗部）
７３ 熱抵抗部
１００、２００、３００ 電力変換装置
１０１ 電力変換回路
５１１、６１１、７１１ 第１ベース板
５１２、６１２、７１２ 第１外側フィン
５２１、６２１、７２１ 第２ベース板
５２２、６２２、７２２ 第２外側フィン
５２３、６２３、７２３ 内側フィン
６３１、７３２ 溝部

Claims (6)

1. 半導体スイッチング素子を含み、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
   前記電力変換回路を収納する筐体と、
   前記筐体内で発生した熱を前記筐体外に放熱させるヒートシンクとを備え、
   前記ヒートシンクは、前記半導体スイッチング素子を含む発熱部分の熱を放熱する第１部分と、前記筐体内の空気を冷却する第２部分とを含み、
   前記第１部分と前記第２部分との間には、熱抵抗部が設けられており、
   前記ヒートシンクの前記第２部分は、ベース部と、前記筐体外側に延びるように前記ベース部と一体的に設けられた外側フィン部と、前記ベース部の前記筐体内側の面に直接触するとともに、前記筐体内側に向かって延びるように設けられた内側フィン部とを含む、電力変換装置。
2. 前記第１部分は、第１ベース板と、前記第１ベース板から前記筐体外側に設けられた第１外側フィンと、を含み、
   前記第２部分は、前記ベース部としての第２ベース板と、前記第２ベース板から前記筐体外側に設けられた前記外側フィン部としての第２外側フィンと、前記第２ベース板から前記筐体内側に設けられた前記内側フィン部としての内側フィンとを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記熱抵抗部は、前記ヒートシンクよりも熱伝導率が小さい部材、前記ヒートシンクよりも断面積が小さい部分、および、屈曲部のうち少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記熱抵抗部は、前記ヒートシンクよりも熱伝導率が小さいシール部材を含み、
   前記ヒートシンクは、前記シール部材を介して前記筐体に取り付けられている、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記ヒートシンクは、前記第１部分と前記第２部分とが別体により形成されており、
   別体の前記第１部分および前記第２部分の間には、前記熱抵抗部が配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記ヒートシンクは、前記第１部分と前記第２部分とが一体的に形成されており、
   前記熱抵抗部は、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた溝部を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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